3.2. Кумулятивные заряды
Кумулятивные перфораторы обеспечивают создание перфорационных каналов наибольшей глубины, высокую производительность работ и поэтому стали основным видом техники вторичного вскрытия пласта. Основой кумулятивного перфоратора служит кумулятивный заряд, действие которого основано на кумулятивном эффекте, т.е. повышении действия взрыва в одном направлении. Характеристиками зарядов являются пробивная способность, безотказность, термостойкость, баростойкость, разрушаемость, бризантное и фугасное действие.
Масса ВВ определяет энергию взрыва заряда и пробивную способность. Но повышение массы приводит к увеличению деформации корпусов или каркасов перфоратора и фугасного действия на стенки скважины, поэтому в перфораторах применяют заряды с оптимальной массой ВВ.
Бризантное (включая осколочное) и фугасное действие зарядов - вредные факторы. Для их снижения оптимизируют конструкцию зарядов, используя меньшие массы ВВ и корпуса, применяя защитный чехол и улучшая разрушаемость заряда.
Пробивная способность характеризуется глубиной пробития, входным диаметром, формой, объемом и чистотой канала.
Глубина пробития определяется путем отстрела на стандартных бетонных мишенях с соблюдением специальной схемы размещения заряда в перфораторе и зазора между перфоратором и обсадной колонной. Контроль параметров пробития выполняется в ходе производства, один отстрел на 150 - 200 зарядов.
На формирование кумулятивной струи и глубину пробития существенно влияют отклонения от симметрии схлопывания облицовки, поэтому наличие в кумулятивном заряде каких-либо дефектов (разнотолщинность корпуса или облицовки, каверны, скрытые раковины, трещины в корпусе или облицовке, неоднородность ВВ по плотности) ведет к разрыву струи, ее отклонению от прямолинейного движения и, в итоге, к снижению глубины пробития.
Желательно достигать наибольшего объема канала и формы, близкая к цилиндрической. Форма канала у современных зарядов коническая, и его объем связан с глубиной пробития и входным диаметром, с увеличением диаметра уменьшается глубина. Современные заряды в порядке снижения глубины пробития и возрастания входного диаметра бывают следующих основных типов:
- SDP (Super Deep Penetration) - сверхглубокое проникание (или в России СП);
- DP (Deep Penetration) - глубокое проникание (или ГП);
- GH (Good Hole)- хорошее отверстие;
- ВН (Big Hole) - большое отверстие (или БО);
- SBH (Super Big Hole) - сверхбольшое отверстие.
Раннее выпускавшиеся модификации зарядов имели низкие характеристики пробития - до 280-300 мм (по бетону), а в малогабаритных перфораторах - до 160 мм, а коэффициент гидродинамического совершенства скважины не превышает 0,6.
Предприятие ЗАО "Перфотех" выпускает кумулятивные заряды новой конструкции (рис.3.2.), пробивающие глубокий перфорационный канал, что обеспечивается:
- оптимальным соотношений форм и веса корпуса, облицовки, чувствительного и основного взрывчатого вещества;
- конструкцией облицовки, изготовленной из композита металлопорошков;
- высокой степенью концентричности размещения в корпусе взрывчатого вещества и облицовки.
Рис.3.2 Устройство кумулятивного заряда производства ЗАО "Перфотех" к перфораторам многократного применения:
1 - корпус заряда; 2 - ВВ; 3 - коническая облицовка; 4 - детонирующий шнур; 5 - корпус перфоратора; 6 - детали крепления заряда
Специальная упаковка с вакуумированием позволяет сохранить показатели пробития при длительном (до 2,5 лет) хранении и при суровых условиях транспортировки. Глубине пробития зарядов увеличена в 2-3 раза, исключено образование "песта", надежно срабатывают от детонирующих шнуров с линейной плотностью 17 г/пог. м и безопасны в обращении (табл. 3.1).
Заряд кумулятивный ЗПК105 относится к новому поколению зарядов с повышенной пробивной способностью, предназначен для корпусного перфоратора многократного применения ПК 105-7, имеет сниженное фугасное воздействие на корпус, сниженная вероятность застрелов корпуса перфоратора и уменьшенную массу ВВ при сохранении высокой пробивной способности.
Таблица: 3.1